Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3149599B2 - Lead screw device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3149599B2 - Lead screw device - Google Patents

Lead screw device

Info

Publication number
JP3149599B2
JP3149599B2 JP02157693A JP2157693A JP3149599B2 JP 3149599 B2 JP3149599 B2 JP 3149599B2 JP 02157693 A JP02157693 A JP 02157693A JP 2157693 A JP2157693 A JP 2157693A JP 3149599 B2 JP3149599 B2 JP 3149599B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
screw
male screw
ultrasonic vibration
nut
vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02157693A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06238540A (en
Inventor
勝 蜂須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP02157693A priority Critical patent/JP3149599B2/en
Publication of JPH06238540A publication Critical patent/JPH06238540A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3149599B2 publication Critical patent/JP3149599B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、移動ステージや移動テ
ーブル等の駆動手段として用いられる送りねじ装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a feed screw device used as driving means for a moving stage, a moving table and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】旋盤等の工作装置で工具と被加工物とを
相対的に移動させたり、あるいは顕微鏡等の観察装置で
試料を所定の位置に移動させる場合、この移動のための
手段として送りねじ装置が使用されている。図3は、従
来の送りねじ装置10の構成を示す概略図であり、工作
機械の工具移動手段として使用された例を示す。この送
りねじ装置10は、おねじ11、おねじ11と螺合する
めねじが形成されたナット12およびカップリング16
を介しておねじ11を回転させるモータ等の駆動手段1
3を備えている。おねじ11はベアリング15を介して
ベース(図示せず)に固定されており、ナット12には
テーブル14が設置されている。なお、図ではおねじ1
1のねじ部を省略して図示してある。
2. Description of the Related Art When a tool and a workpiece are relatively moved by a machine such as a lathe, or a specimen is moved to a predetermined position by an observation device such as a microscope, the tool is fed as a means for this movement. Screw devices are used. FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the conventional feed screw device 10 and shows an example in which it is used as a tool moving means of a machine tool. The feed screw device 10 includes a male screw 11, a nut 12 having a female screw to be screwed with the male screw 11, and a coupling 16.
Drive means 1 such as a motor for rotating screw 11 through
3 is provided. The male screw 11 is fixed to a base (not shown) via a bearing 15, and the nut 12 is provided with a table 14. In the figure, male screw 1
1 is omitted from the drawing.

【0003】このような構成の送りねじ装置10では、
駆動手段13を駆動しておねじ11を回転させると、ナ
ット12はおねじ11の長手方向(矢印P方向)に沿っ
て直線運動を行なう。従って、例えば、テーブル14上
にバイト等の工具51を設置して被加工物52を前記ベ
ース等に固定しておけば、工具51を被加工物52に対
して移動させることができ、これにより加工位置を移動
させることが可能となる。
In the feed screw device 10 having such a configuration,
When the driving means 13 is driven to rotate the screw 11, the nut 12 makes a linear motion along the longitudinal direction of the male screw 11 (the direction of the arrow P). Therefore, for example, if the tool 52 such as a cutting tool is installed on the table 14 and the workpiece 52 is fixed to the base or the like, the tool 51 can be moved with respect to the workpiece 52. The processing position can be moved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な構成の送りねじ装置では、おねじとそれに螺合する
「ナットに形成されためねじ」との間に摩擦力が発生す
る。そのため、この摩擦力によって次の3つの課題が生
じていた。第1の課題は、前記摩擦力によっておねじを
駆動するために必要な回転駆動力が大きくなることであ
る。回転駆動力が大きくなると、駆動手段の駆動力を大
きくしなければならず、駆動手段の大型化や消費電力の
増加といった問題が生じる。第2の課題は、おねじとナ
ット間の相対速度と前記摩擦力との積に比例した摩擦熱
が発生することである。そして、この摩擦熱によりおね
じとナットのめねじとが焼き付けを起こしたり、おねじ
が熱膨張して移動精度が低下したりする場合があった。
また、摩擦熱が発生すると送りねじ装置周囲の温度を上
昇させる恐れがあり、一定の環境下で装置を使用したい
場合は温度を一定に保つために空調手段を設置する必要
が生じる。第3の課題は、前記摩擦力によっておねじと
ナットに設けられためねじとに摩耗が生じることであ
る。摩耗が発生するとおねじとめねじとの間に隙間が形
成されてナット(テーブル)が移動する際に振動等のガ
タが生じ、テーブルの位置決め精度が低下したり、真っ
直ぐ移動できないという問題が生じる。
By the way, in the feed screw device having the above-mentioned structure, a frictional force is generated between the male screw and the "thread formed on the nut" screwed to the male screw. Therefore, the following three problems have arisen due to this frictional force. A first problem is that a rotational driving force required to drive a male screw by the frictional force increases. When the rotational driving force is increased, the driving force of the driving means must be increased, causing problems such as an increase in the size of the driving means and an increase in power consumption. A second problem is that frictional heat is generated in proportion to the product of the relative speed between the male screw and the nut and the frictional force. The frictional heat may cause seizure between the male screw and the female screw of the nut, or the male screw may thermally expand to lower the movement accuracy.
In addition, when the frictional heat is generated, the temperature around the feed screw device may be increased. If the device is to be used in a constant environment, it is necessary to install an air conditioner to keep the temperature constant. A third problem is that since the frictional force is provided on the male screw and the nut, the screw is worn. When wear occurs, a gap is formed between the external thread and the internal thread, and when the nut (table) moves, play such as vibration occurs, which causes a problem that the positioning accuracy of the table decreases and the table cannot move straight.

【0005】ところで、前記摩擦力が少ない送りねじ装
置として、おねじとナットとが剛球(ボール)を介して
作動するボールねじを備えた送りねじ装置が知られてい
る。このような装置では、前記剛球の転がり運動により
摩擦抵抗が小さくなるので、おねじとめねじの間に働く
摩擦力は減少し前述のような問題は解決される。しか
し、このボールねじはナットに外部から直線運動方向
(P方向)の力が加わると、剛球を介しておねじが回転
してしまうため、テーブルを一定の位置に固定しておく
ことができない(セルフロックできない)という問題が
あった。そのため、テーブルまたはおねじの回転を止め
るためのロック機構等を別途設ける必要が生じ、その結
果、送りねじ装置の構成が複雑になるという問題が生じ
ていた。
As a feed screw device having a small frictional force, there is known a feed screw device provided with a ball screw in which a male screw and a nut operate via a hard sphere (ball). In such a device, since the frictional resistance is reduced by the rolling motion of the hard sphere, the frictional force acting between the male screw and the female screw is reduced, and the above-mentioned problem is solved. However, when a force in the linear motion direction (P direction) is applied to the nut from the outside, the screw rotates through the hard sphere, so that the table cannot be fixed at a fixed position ( Self-lock is not possible). Therefore, it is necessary to separately provide a lock mechanism or the like for stopping the rotation of the table or the male screw. As a result, there has been a problem that the configuration of the feed screw device is complicated.

【0006】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成でおねじとナットとの摩擦力を減少でき
る送りねじ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a feed screw device that can reduce the frictional force between a male screw and a nut with a simple configuration.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的のために、本発
明では、第1のねじと、該第1のねじに螺合する第2の
ねじを備え前記第1のねじに対して相対的に移動する移
動体とを有する送りねじ装置において、前記第1のねじ
と第2のねじの少なくとも一方に対して超音波振動を付
与する超音波振動付与手段を設けた。
According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, a first screw and a second screw threadedly engaged with the first screw. In a feed screw device having a moving body that moves to a position above, ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to at least one of the first screw and the second screw is provided.

【0008】[0008]

【作用】固体に超音波振動を付与すると、その固体表面
の摩擦係数は減少することが知られている。本発明では
第1のねじ(おねじ)とこの第1のねじに螺合する第2
のねじ(めねじ)が形成されたナットの少なくとも一方
に超音波振動を付与するので、該振動を付与された側は
その表面(つまり他方の側との接触面)の摩擦係数が減
少する。その結果、送りねじ装置を駆動させた際に生じ
る前記おねじとめねじとの間の摩擦力は、超音波振動を
付与しない場合に比べて数十分の一程度に減少する。こ
の摩擦力の減少作用は、超音波振動を付与した時だけ発
生するので、超音波振動の付与を止めることでおねじま
たはめねじの表面を再び元の摩擦係数に戻すことができ
る。そのため、超音波振動を付加しない状態での前記摩
擦力を、外部から力が加わってもおねじの回転やナット
の移動が生じないような値に設定すれば、セルフロック
が可能となりナットを一定の位置に維持しておくことが
可能となる。
It is known that when ultrasonic vibration is applied to a solid, the friction coefficient of the surface of the solid decreases. In the present invention, a first screw (male screw) and a second screw screwed to the first screw are used.
The ultrasonic vibration is applied to at least one of the nuts on which the above-mentioned screw (female screw) is formed, so that the side to which the vibration is applied has a reduced friction coefficient on its surface (that is, the contact surface with the other side). As a result, the frictional force generated between the male screw and the female screw when the feed screw device is driven is reduced to about several tenths as compared with the case where no ultrasonic vibration is applied. Since the effect of reducing the frictional force occurs only when the ultrasonic vibration is applied, by stopping the application of the ultrasonic vibration, the surface of the male screw or the female screw can be returned to the original friction coefficient. Therefore, if the frictional force in a state where ultrasonic vibration is not applied is set to a value that does not cause rotation of the male screw or movement of the nut even when an external force is applied, self-locking is possible and the nut is fixed. Can be maintained at the position of.

【0009】なお、超音波振動を付与するおねじやめね
じ(ナット)の材質は、超音波振動が伝達する物質であ
れば特に限定されるものではなく、金属、ガラス、セラ
ミック等を用いることができる。また、おねじやナット
に付与する超音波振動は、おねじの長手方向に沿った縦
振動でもよいし、おねじの回転方向に沿ったねじり振動
でもよい。
The material of the male screw or female screw (nut) that imparts ultrasonic vibration is not particularly limited as long as the material transmits ultrasonic vibration. Metal, glass, ceramic, or the like may be used. it can. The ultrasonic vibration applied to the male screw or the nut may be longitudinal vibration along the longitudinal direction of the male screw or torsional vibration along the rotation direction of the male screw.

【0010】[0010]

【実施例1】図1(a)は、本発明の一実施例を示す概
略構成図であり、おねじに超音波振動を付与するように
構成されている。なお、図中、図3と同様の機能を有す
る構成要件は同一符号を付してその説明を適宜省略す
る。本実施例の送りねじ装置1は、高周波電気振動を出
力する発振器2、前記高周波電気振動を入力して超音波
振動を発生するボルト締めランジュバン型電歪振動子
3、この振動子3の一端にねじ止めされて前記超音波振
動の振幅を拡大するホーン4、ホーン4の先端に取り付
けられたおねじ5、おねじ5と螺合するめねじ(図示せ
ず)が形成されたナット12、ナット12に取り付けら
れたテーブル14およびカップリング16と接続部材8
を介しておねじ5を回転させるモータ等からなる駆動手
段13を備えている。本実施例では発振器2、振動子3
およびホーン4が超音波振動付与手段17を構成し、お
ねじ5に超音波振動を付与するようになっている。な
お、おねじ5の材質は炭素鋼(S45C)であり、ナット1
2の材質は青銅合金(BC3 )とした。ホーン4とおねじ
5には、それぞれフランジ6、7が削り出し等によりホ
ーン4またはおねじ5と一体成形されている。そして、
送りねじ装置1は、これらフランジ6、7部分において
ベアリング15を介してベース(図示せず)に固定され
ている。
Embodiment 1 FIG. 1 (a) is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention, and is configured to apply ultrasonic vibration to a male screw. In the figure, components having the same functions as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The feed screw device 1 of the present embodiment includes an oscillator 2 that outputs high-frequency electric vibration, a bolted Langevin-type electrostrictive vibrator 3 that receives the high-frequency electric vibration and generates ultrasonic vibration, and one end of the vibrator 3. A horn 4 which is screwed to increase the amplitude of the ultrasonic vibration, a male screw 5 attached to the tip of the horn 4, a nut 12 having a female screw (not shown) screwed to the male screw 5, a nut 12 Table 14 and coupling 16 and connecting member 8 attached to
And a driving means 13 including a motor for rotating the screw 5 through the motor. In this embodiment, the oscillator 2 and the vibrator 3
The horn 4 constitutes an ultrasonic vibration applying means 17, and applies ultrasonic vibration to the male screw 5. The material of the male screw 5 is carbon steel (S45C) and the nut 1
The material of No. 2 was a bronze alloy (BC3). The horn 4 and the male screw 5 are formed integrally with the horn 4 and the male screw 5 by cutting flanges 6 and 7, respectively. And
The feed screw device 1 is fixed to a base (not shown) via bearings 15 at these flanges 6 and 7.

【0011】ところで、おねじ5に他の構成部品を取り
付ける場合、おねじ5に伝わる超音波振動の減衰を抑え
るためにはその取り付け位置を超音波振動の振幅の節
(波の節:振動節)とすることが望ましい。本実施例に
おいても、予めおねじ5に付与する超音波振動の波長を
想定し、この波長に基づいてフランジ6、7の形成位置
がホーン4やおねじ5に伝わる超音波振動の振幅の節と
なるようにしてある(図1(b)参照)。また、おねじ
5の端部は振幅の腹となるので、前述のフランジ7にカ
ップ型の接続部材8を取り付けてこの接続部材8とカッ
プリング16を接続することで、超音波振動の減衰を抑
えて駆動手段13からの駆動力がおねじ5に伝わるよう
に構成してある。なお、おねじ5に超音波振動が付与さ
れるのであれば、フランジ6、7の形成位置を前記振幅
の節に限定する必要はない。ただし、節以外の位置にフ
ランジを設けると、その部分が節となるので所望の効果
を得ようとすると超音波振動の周波数等を変えることに
なる。そのため、超音波振動の周波数を再度設定するこ
とになり面倒である。また、超音波振動が減衰しないよ
うに支持できるのであれば、特にフランジを設ける必要
はない。
When other components are mounted on the male screw 5, in order to suppress the attenuation of the ultrasonic vibration transmitted to the male screw 5, the mounting position must be set to a node of the amplitude of the ultrasonic vibration (wave node: vibration node). ) Is desirable. Also in the present embodiment, the wavelength of the ultrasonic vibration applied to the male screw 5 is assumed in advance, and the formation positions of the flanges 6 and 7 are adjusted based on the wavelength to determine the amplitude of the ultrasonic vibration transmitted to the horn 4 and the male screw 5. (See FIG. 1B). Since the end of the male screw 5 becomes an antinode of the amplitude, the attenuation of the ultrasonic vibration is reduced by attaching the cup-shaped connecting member 8 to the above-mentioned flange 7 and connecting the connecting member 8 to the coupling 16. The driving force from the driving means 13 is suppressed and transmitted to the male screw 5. In addition, if ultrasonic vibration is given to the external thread 5, it is not necessary to limit the formation position of the flanges 6 and 7 to the node of the said amplitude. However, if a flange is provided at a position other than a node, that portion becomes a node, so that the frequency of ultrasonic vibration or the like is changed in order to obtain a desired effect. Therefore, the frequency of the ultrasonic vibration is set again, which is troublesome. Further, if the ultrasonic vibration can be supported so as not to be attenuated, it is not necessary to particularly provide a flange.

【0012】また、おねじ5の長さLは、超音波の固定
中での波長をλ、超音波の固定中での音速をC、発生器
2から出力される高周波電気振動の周波数をfとした
時、下式を満たすように設定されている。
The length L of the external thread 5 is λ for the wavelength when the ultrasonic wave is fixed, C for the sound speed when the ultrasonic wave is fixed, and f for the frequency of the high-frequency electric vibration output from the generator 2. Is set to satisfy the following equation.

【0013】[0013]

【数1】 (Equation 1)

【0014】おねじ5の長さLが前記式を満たす場
合、おねじ5には超音波振動による定在波が発生するた
め、効率よく表面の摩擦係数を減少させることができ
る。ただし、おねじ5の長さLが式を満たさない場合
でも、おねじ5に超音波振動が付与されればこのおねじ
5の表面の摩擦係数は減少する。従って、前記長さLを
式を満たす値に限定させる必要はない。本実施例で
は、発振器2から出力される高周波電気振動の周波数f
とおねじ5の材質によって決まる音速Cをもとに、前記
が成立するようにおねじ5の長さLを設定した。
When the length L of the male screw 5 satisfies the above expression, a standing wave is generated in the male screw 5 by ultrasonic vibration, so that the friction coefficient of the surface can be reduced efficiently. However, even when the length L of the male screw 5 does not satisfy the formula, if ultrasonic vibration is applied to the male screw 5, the coefficient of friction of the surface of the male screw 5 decreases. Therefore, it is not necessary to limit the length L to a value that satisfies the equation. In the present embodiment, the frequency f of the high-frequency electric vibration output from the oscillator 2
And the length L of the screw 5 was set based on the sound speed C determined by the material of the male screw 5 so that the above was satisfied.

【0015】以上のような構成の送りねじ装置1におい
て、発振器2で発生した高周波電気振動(周波数 20kH
z)をボルト締めランジュバン型電歪振動子3に印加す
ると、この振動子3は機械的な振動(超音波振動)を発
生する。ここで発生した超音波振動はその振動周波数が
20kHz程度であり、ホーン4に伝わってその振幅が数倍
に拡大された後おねじ5に伝達される。おねじ5は、そ
の長さLが前述のように式を満たしているため、前記
超音波振動が伝達されると定在波(定常波)が発生し、
おねじ5表面の摩擦係数は小さくなる。なお、実施例で
は前記式を満たすようにおねじ5の長さLを設定した
が、前述のように式を満たなくとも単におねじ5に超
音波振動を付与するだけでもよい。この場合も超音波振
動が付与された側の表面の摩擦係数が減少する効果は得
られる。ただし、その効果は定在波を発生させた時より
も減少する。
In the feed screw device 1 configured as described above, the high-frequency electric vibration (frequency 20 kHz) generated by the oscillator 2
When z) is applied to the bolted Langevin type electrostrictive vibrator 3, the vibrator 3 generates mechanical vibration (ultrasonic vibration). The ultrasonic vibration generated here has the vibration frequency
It is about 20 kHz, transmitted to the horn 4 and its amplitude is increased several times before being transmitted to the male screw 5. Since the length L of the male screw 5 satisfies the expression as described above, a standing wave (standing wave) is generated when the ultrasonic vibration is transmitted,
The coefficient of friction on the surface of the male screw 5 becomes smaller. In the embodiment, the length L of the screw 5 is set so as to satisfy the above expression. However, the ultrasonic vibration may be simply applied to the male screw 5 without satisfying the expression as described above. Also in this case, the effect of reducing the friction coefficient on the surface to which the ultrasonic vibration is applied can be obtained. However, the effect is less than when a standing wave is generated.

【0016】おねじ5に超音波振動を付与した状態で駆
動手段13を駆動すると、この駆動力はカップリング1
6、接続部材8を介しておねじ5に伝わる。これにより
おねじ5が回転するので、ナット12はおねじ5の回転
方向に応じて矢印Pのいずれかの方向に移動する。この
時、おねじ5とナット12との間に発生する摩擦力は、
おねじ5の表面の摩擦係数の減少により、超音波振動を
付与しない場合に比べて減少する。例えば、本実施例で
は、前記摩擦力を超音波振動を付与しない場合の数十分
の一程度まで減少させることができた。そのため、おね
じ5を回転させるために要する駆動手段13の負荷は従
来よりも小さくなった。また、摩擦熱の発生も従来より
減らすことができた。さらに、おねじ5およびナット1
2に形成されためねじの摩耗を抑えることができた。
When the driving means 13 is driven in a state where ultrasonic vibration is applied to the male screw 5, this driving force is applied to the coupling 1
6, transmitted to the screw 5 via the connecting member 8. As a result, the male screw 5 rotates, so that the nut 12 moves in any direction of the arrow P according to the rotation direction of the male screw 5. At this time, the frictional force generated between the male screw 5 and the nut 12 is
Due to the decrease in the coefficient of friction of the surface of the male screw 5, it is reduced as compared with the case where no ultrasonic vibration is applied. For example, in the present embodiment, the frictional force could be reduced to about several tenths when ultrasonic vibration was not applied. Therefore, the load on the driving means 13 required to rotate the male screw 5 is smaller than in the conventional case. Further, the generation of frictional heat could be reduced as compared with the conventional case. In addition, male screw 5 and nut 1
2, the wear of the screw could be suppressed.

【0017】発生器2を停止しておねじ5に対する超音
波振動の付与を止めると、おねじ5表面の摩擦係数は超
音波振動を付加する前の値に戻った。この状態でおねじ
5とナット12との間に生じる摩擦力は、テーブル14
の位置を固定しておくのに充分な値であり、外部からの
力によって不用意にテーブル14が移動するようなこと
はなかった。
When the generator 2 was stopped and the application of ultrasonic vibration to the screw 5 was stopped, the friction coefficient on the surface of the male screw 5 returned to the value before the application of ultrasonic vibration. In this state, the frictional force generated between the male screw 5 and the nut 12
Is sufficient to keep the position of the table 14 fixed, and the table 14 was not inadvertently moved by an external force.

【0018】[0018]

【実施例2】図2は、本発明の他の実施例の構成を示す
概略図であり、めねじが形成されたナット23に超音波
振動を付与するものである。なお、図中、図1と同様の
機能を有する構成要件は同一符号を付してその説明を適
宜省略する。本実施例の送りねじ装置21は、高周波電
気振動を発生する発振器2、おねじ22、おねじ22と
螺合するめねじ(図示せず)が形成されると共に前記高
周波電気振動を入力して超音波振動を生成する振動子を
兼ねたナット23、ナット23に取り付けられたテーブ
ル24およびカップリング16を介しておねじ22を回
転させるモータ等の駆動手段13を備えている。なお、
おねじ22の材質は炭素鋼(S45C)、ナット23の材質
は青銅合金(BC3 )とした。おねじ22にはベアリング
15が取り付けられ、送りねじ装置21はこのベアリン
グ15を介してベース(図示せず)に固定されている。
ナット23にはフランジ25が削り出し等によりナット
23と一体成形されている。実施例1と同様、フランジ
25は、ナット23を伝わる超音波振動の振幅の節とな
る位置に設けてあり、超音波振動が減衰し難くいように
設定してある。また、ナット23の長さL2 も実施例1
同様、式を満たすように設定してある。
Embodiment 2 FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of another embodiment of the present invention, in which ultrasonic vibration is applied to a nut 23 having a female thread. In the drawing, components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate. The feed screw device 21 of the present embodiment includes an oscillator 2 that generates high-frequency electric vibration, a male screw 22, and a female screw (not shown) that is screwed with the male screw 22. A nut 23 also serving as a vibrator for generating sonic vibration, a table 24 attached to the nut 23, and a driving means 13 such as a motor for rotating a screw 22 via a coupling 16 are provided. In addition,
The material of the male screw 22 was carbon steel (S45C), and the material of the nut 23 was bronze alloy (BC3). The bearing 15 is attached to the male screw 22, and the feed screw device 21 is fixed to a base (not shown) via the bearing 15.
A flange 25 is integrally formed with the nut 23 by shaving or the like. As in the first embodiment, the flange 25 is provided at a position serving as a node of the amplitude of the ultrasonic vibration transmitted through the nut 23, and is set so that the ultrasonic vibration is hardly attenuated. Further, the length L2 of the nut 23 is also equal to that of the first embodiment.
Similarly, it is set so as to satisfy the equation.

【0019】以上のような構成の送りねじ装置21にお
いて、発振器2で発生した高周波電気振動(周波数 26k
Hz)をナット23に印加すると、このナット23は機械
的な振動(超音波振動)を発生する。ここで発生した超
音波振動は、その振動周波数が 26kHz程度となる。ナッ
ト23は、その長さL2 が前述のように式を満たして
いるため、前記超音波振動が伝達されると定在波が発生
する。その結果、このナット23に形成されためねじの
表面(おねじ22との接触面)の摩擦係数は小さくな
る。この状態で駆動手段13を駆動しておねじ22を回
転させると、ナット23はおねじ22の回転方向に応じ
て矢印Pのいずれかの方向に移動する。この時、おねじ
22とナット23のめねじとの間に発生する摩擦力は、
めねじ表面の摩擦係数の減少により、超音波振動を付与
しない場合に比べて減少する。
In the feed screw device 21 configured as described above, the high-frequency electric vibration (frequency 26 k
Hz) is applied to the nut 23, the nut 23 generates mechanical vibration (ultrasonic vibration). The ultrasonic vibration generated here has a vibration frequency of about 26 kHz. Since the length L2 of the nut 23 satisfies the equation as described above, a standing wave is generated when the ultrasonic vibration is transmitted. As a result, the friction coefficient of the surface of the screw (the contact surface with the male screw 22) formed on the nut 23 is reduced. When the driving means 13 is driven to rotate the screw 22 in this state, the nut 23 moves in any direction of the arrow P according to the rotation direction of the male screw 22. At this time, the friction force generated between the male screw 22 and the female screw of the nut 23 is
Due to the decrease in the coefficient of friction of the internal thread surface, it decreases as compared with the case where ultrasonic vibration is not applied.

【0020】また、発生器2を停止させてナット23の
超音波振動を止めると、ナット23に形成されためねじ
表面の摩擦係数は超音波振動を付加する前の値に戻るた
め、外部から力が加わっても不用意にテーブル24が移
動し難くなる。なお、各実施例では駆動手段を設け、こ
の駆動手段でおねじを回転させることでめねじが形成さ
れたナット(テーブル)を移動させている。しかし、お
ねじまたはめねじのどちらか一方に超音波振動が付与さ
れれば前述のようにおねじとめねじとの間に発生する摩
擦力は小さくなるので、手動でナット(テーブル)を移
動させることも可能である。従って、例えば、ナット
(テーブル)を移動させたい時だけ、おねじまたはナッ
トのどちらか一方に超音波振動を付与して手動で所定量
移動させ、その後超音波振動の付与を止めることでその
位置にナット(テーブル)を固定しておくことができ
る。この場合、駆動手段が不要になるため装置の構成が
簡略化されるという利点がある。
When the ultrasonic vibration of the nut 23 is stopped by stopping the generator 2, the friction coefficient of the screw surface formed on the nut 23 returns to the value before the ultrasonic vibration is applied, so that an external force is applied. , The table 24 is less likely to move carelessly. In each embodiment, a driving means is provided, and the male screw is rotated by the driving means to move a nut (table) on which a female screw is formed. However, if ultrasonic vibration is applied to either the male screw or the female screw, the frictional force generated between the female screw and the female screw becomes smaller as described above, so the nut (table) is manually moved. It is also possible. Therefore, for example, only when it is desired to move the nut (table), ultrasonic vibration is applied to one of the male screw and the nut and manually moved by a predetermined amount, and then the application of the ultrasonic vibration is stopped. The nut (table) can be fixed to the table. In this case, there is an advantage that the configuration of the device is simplified because the driving unit is not required.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、おねじまたはナットに
形成されためねじの少なくとも一方に超音波振動を付与
して表面の摩擦係数を小さくすることで、送りねじ装置
の駆動時におねじとめねじとの間に発生する摩擦力を減
少させることができる。そのため、おねじを駆動する回
転駆動力を小さくすることができ、駆動手段の小型化や
消費電力を少なくすることが可能となる。また、前記摩
擦力を原因とする摩擦熱の発生を抑えることができるの
で、おねじとめねじとの焼き付けを防止することが可能
となる他、周囲の温度を上昇させる恐れも減少する。さ
らに、おねじまたはナットのねじ部の摩耗が抑制される
ので、これら両者の間に隙間が形成され難くなり、駆動
時に振動等によりガタが生じることがない。そのため、
位置決め精度の低下を防ぐことができ、精度よく直線移
動させることが可能となる。
According to the present invention, at least one of the screws formed on the male screw or the nut is subjected to ultrasonic vibration to reduce the friction coefficient of the surface, so that the male screw is formed when the feed screw device is driven. The frictional force generated between the screw and the screw can be reduced. Therefore, the rotational driving force for driving the male screw can be reduced, and the driving unit can be reduced in size and power consumption can be reduced. Further, since the generation of frictional heat due to the frictional force can be suppressed, it is possible to prevent seizure between the male screw and the female screw, and also to reduce the possibility of increasing the ambient temperature. Further, since the wear of the thread portion of the male screw or the nut is suppressed, a gap is hardly formed between the two, and there is no backlash due to vibration or the like during driving. for that reason,
A decrease in positioning accuracy can be prevented, and linear movement can be accurately performed.

【0022】また、超音波振動の付与を止めることで前
記摩擦力を振動の付与がない時の値に戻すことができる
ので、振動を付与しない時の両者の間の摩擦力を適宜設
定すれば、この摩擦力によりおねじとナットの相対位置
を所定の状態に維持することができる。そのため、おね
じとナットの相対位置が変化しないようするロック機構
等を設ける必要がなく、装置の構成を複雑化させずに済
むという利点も有する。
Further, by stopping the application of the ultrasonic vibration, the frictional force can be returned to a value when no vibration is applied, so that the frictional force between the two when the vibration is not applied can be appropriately set. With this frictional force, the relative position between the male screw and the nut can be maintained in a predetermined state. Therefore, there is no need to provide a lock mechanism or the like for preventing the relative position between the male screw and the nut from changing, and there is an advantage that the configuration of the device does not need to be complicated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】は、おねじに超音波振動を付与した送りねじ装
置の実施例を示すもので、図1(a)はその概略構成
図、図1(b)はおねじを伝わる超音波振動の様子を示
す概略図である。
1 shows an embodiment of a feed screw device in which ultrasonic vibration is applied to a male screw, FIG. 1 (a) is a schematic configuration diagram thereof, and FIG. 1 (b) is a diagram of ultrasonic vibration transmitted through a male screw. It is a schematic diagram showing a situation.

【図2】は、めねじに超音波振動を付与した送りねじ装
置の実施例を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a feed screw device in which an ultrasonic vibration is applied to a female screw.

【図3】は、従来の送りねじ装置の構成を示す概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic view showing a configuration of a conventional feed screw device.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

1 送りねじ装置 2 発生器 3 振動子 4 ホーン 5 おねじ(第1のねじ) 6 フランジ 7 フランジ 8 接続部材 10 従来の送りねじ装置 11 おねじ 12 ナット(移動体) 13 駆動手段 14 テーブル 16 カップリング 21 送りねじ装置 22 おねじ(第1のねじ) 23 ナット(移動体) 24 テーブル 25 フランジ REFERENCE SIGNS LIST 1 feed screw device 2 generator 3 oscillator 4 horn 5 male screw (first screw) 6 flange 7 flange 8 connecting member 10 conventional feed screw device 11 male screw 12 nut (moving body) 13 drive means 14 table 16 cup Ring 21 Feed screw device 22 Male screw (first screw) 23 Nut (moving body) 24 Table 25 Flange

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1のねじと、該第1のねじに螺合する
第2のねじを備え前記第1のねじに対して相対的に移動
する移動体とを有する送りねじ装置において、 前記第1のねじと第2のねじの少なくとも一方に対して
超音波振動を付与する超音波振動付与手段を備えたこと
を特徴とする送りねじ装置。
1. A feed screw device comprising: a first screw; and a moving body including a second screw engaged with the first screw and moving relatively to the first screw. A feed screw device comprising an ultrasonic vibration applying means for applying ultrasonic vibration to at least one of the first screw and the second screw.
JP02157693A 1993-02-10 1993-02-10 Lead screw device Expired - Fee Related JP3149599B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02157693A JP3149599B2 (en) 1993-02-10 1993-02-10 Lead screw device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02157693A JP3149599B2 (en) 1993-02-10 1993-02-10 Lead screw device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06238540A JPH06238540A (en) 1994-08-30
JP3149599B2 true JP3149599B2 (en) 2001-03-26

Family

ID=12058867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02157693A Expired - Fee Related JP3149599B2 (en) 1993-02-10 1993-02-10 Lead screw device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3149599B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3917104B2 (en) 2003-04-25 2007-05-23 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 Imaging device
JP2005256954A (en) * 2004-03-11 2005-09-22 Japan Science & Technology Agency Linear motion guide and feed screw friction reduction method
JP2008002667A (en) * 2006-06-26 2008-01-10 Denso Corp Moving method and moving device
JP2010025345A (en) * 2009-10-27 2010-02-04 Japan Science & Technology Agency Method of reducing friction of sliding linear motion guide element
JP5716413B2 (en) * 2011-01-25 2015-05-13 アイシン精機株式会社 Gear efficiency control device
JP5884410B2 (en) * 2011-10-31 2016-03-15 株式会社ジェイテクト Lead screw device
JP5884409B2 (en) * 2011-10-31 2016-03-15 株式会社ジェイテクト Lead screw device
JP2013245724A (en) * 2012-05-24 2013-12-09 Isuzu Motors Ltd Gear box
CN107107252A (en) * 2014-08-25 2017-08-29 日产自动车株式会社 Ultrasonic bonding equipment
CN107143630A (en) * 2017-07-25 2017-09-08 顺德职业技术学院 Novel ultrasonic screw rod

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06238540A (en) 1994-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3149599B2 (en) Lead screw device
US5053670A (en) Precision actuator
Brehl et al. Review of vibration-assisted machining
Ramkumar et al. An enhancement of the machining performance of GFRP by oscillatory assisted drilling
WO1999028653A1 (en) Rotation stop device and electric actuator having rotation stopping function
JPH07503668A (en) Equipment for grinding workpieces
US3894255A (en) Synchronous machine for stepping motor and other applications and method of operating same
JP3233901B2 (en) Screw rod drive mechanism by ultrasonic vibration
JPH0581383B2 (en)
JPH0798298B2 (en) Driving device control method
JPH11190339A (en) Hydrostatic bearing
JP2957836B2 (en) Ultrasonic motor and linear motion guide device
JP2006247808A (en) Fluid hydrostatic bearing ultrasonic vibration spindle
JP3161708B2 (en) Screw rod drive mechanism by ultrasonic transducer
Wang et al. Design and performance of a piezoelectric actuated precise rotary positioner
US5874793A (en) High speed rotor assembly
CN119457208A (en) A high-precision adjustable eccentricity milling device and its use method
JP2018187726A (en) Vibration cutting device and vibration apparatus
JP2647542B2 (en) Heat equalizer
JPH08170636A (en) Linear guide unit
EP0790148B1 (en) Corrector device for the trim of a headlight especially for automobiles, actuated by a piezoelectric motor
JP2005279882A (en) Grinding device
JPS5857557A (en) Linear reciprocating motion device
JPH02225857A (en) ball screw device
JP4677560B2 (en) Rotating body balance adjusting device and machine tool

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees